程控数字交换机
- 程控数字交换机，全称为存储程序控制交换机（与之对应的是布线逻辑控制交换机，简称布控交换机），也称为程控交换机或数字程控交换机。通常专指用于电话交换网的交换设备，它以计算机程序控制电话的接续。程控交换机是利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的电话交换机。
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程控数字交换机是用电子计算机存储程序控制的、采用脉冲编码调制（绝大多数情况下）时分多路复用技术进行交换的全电子式自动交换机。这是从控制和接续两个主要功能的角度，相对于机电制交换机而言的，也正是程控数字交换机的特征。
程控数字交换机的控制方式是计算机存储程序控制。预先编好的程序存储在电子计算机内，时刻不停地监视收集交换对象的企求动态，实时地作出响应，以存储程序的指令实行智能控制，完成通话接续，这称为呼叫处理。此外，存储程序控制还提供为用户服务的多样化性能，为本交换机运转维护服务的许多功能，以及为电话网的网络管理提供系统综合功能，其智能化程序是很高的。增改性能和进行业务处理，只需修改或输入新程序即可实现。
程控系统由硬件（设备）和软件（数据、程序等）组成。其系统结构，随着微电子技术的发展，由早期的单机集中控制，逐步经过多机、分级、全分散控制的演进，在经济上、技术上、安全上都达到相当完满的程度。
脉冲编码调制-时分多路复用（PCM-TDM）技术被引入交换，产生了数字交换技术。
PCM是将模拟话音信号，经过取样、量化和编码等过程，变成数字信号的调制方式。交换机上采用的PCM为30/32基群系统。取样频率为8000次/秒，每次取样周期为125微秒，每条话路的时间间隙（时隙）为125/32=3.91微秒，量化等级为256，每时隙码数8位，以二进制00000000——11111111代表十进制0-255的样值范围。经过时分复用（TDM），将32个话路加以复合，传输码率为8000*8*32=2048kb/s。这是发端的情况，在收端为逆过程，将数字信号还原为模拟话音信号。
当PCM作为传输手段时，A、B两端的时隙、依话路次序意义对直，A端各时隙的8位样值，依次经PCM链路汇成2048kb/s的码流传向B端，其媒体是线路，脉冲宽度占空比为50%，还要变成双极传输。时隙0用作帧同步，时隙16用来传送各种信号，只有时隙1~15和17~31能用作话路。一次通话要占两条话路。
如果没有这种时隙交换器，光有脉冲编码调制（PCM）和时分多路复用（TDM）技术，是不能实现交换的。因为脉冲编码调制只是将300~3400Hz的模拟话音信号调制成为64kb/s的数字信号；时分多路复用只能把许多64kb/s的单话路数字信号按时间间隙顺序用公共链路汇合成高码率的脉码流；只有经过时隙交换器的存储器组合，按入时隙的顺序将各话路的数字信号一一提取出来，暂时存储，再待对方时隙出现，受控制器件的控制，一一将各路话音数字信号转移交付，才实现交换。所以数字交换应使脉冲编码调制、时分多路复用和时隙交换三者的综合。
(1)能够提供许多新的用户服务功能，如缩位拨号、来电显示、叫醒业务、呼叫转移等业务，不再是单一的语音业务。
(2)维护管理方便，可靠性高。程控交换机可以通过故障诊断程序对故障进行检测和定位，以发生故障时紧急处理迅速及时，因此它在维护管理上和可靠性上带来了好处。
(3)灵活性大。为适应交换机外部条件的变化，增加的新业务往往只需要改变软件(程序和数据)就能满足不同外部条件(如市话局、长话局等的不同需求)的需要。
(4)便于利用电子器件的最新成果，使整机技术上的先进性得到发挥。
(1)交换设备方面。体积小，采用电子器件大减小了交换机的体积，这样占用机房的面积小;耗电省，用电子器件代替机械部件，大大减低了能量消耗;成本低，随着集成电路价格的减低，可以大幅度减低交换机成本。
(2)线路设备方面。可以通过采用远端用户模块方式节省用户线，降低线路设备费用。
(3)维护生产方面。由于检测和诊断故障的自动化，减少了维护工作量，节省了维护人员。由于制造工艺简单了，生产效率也提高了。
程控数字交换机有何其它类型交换机相同的功能，此外还有它特具的功能。它能完成本局用户之间相互呼叫的接续、用一交换机的远端用户集线器和受控子局对局内外呼叫的接续、本局用户呼叫它局（包括市话和近郊）用户的出中继接续、它局（包括市话和近郊）用户呼叫本局用户的入中继接续、长途和国际局对本局的出入中继接续、汇接中继的接续、特殊业务电话的接续、非话音业务的交换接续、对各种交换业务进行计费、交换机内部信息的联系、为用户提供多样的服务性能、为本机运转维护和网路管理提供各种服务性能。
这些功能可以分为四个主要方面：话路接续功能、终端配合功能、控制功能、运转维护功能。
数字程控交换机的基本功能为：用户线接入，中继接续，计费，设备管理等。 本地交换机自动检测用户的摘机动作，给用户的**机回送拨号音，接收话机产生的脉冲信号或双音多频（DTMF)信号，然後完成从主叫到被叫...
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数字程控交换机分为长途交换机，本地交换机等。另外还有专用于信令网和智能网的类型。
程序数字交换机由上述诸功能机构组成。各种功能机构都已实现了模块化（硬件软件均如此），因此可以根据不同的用途和容量，选取所需要的功能模块，拼配叠加组成各种专用交换机，例如国际、长途、市话汇接、汇接兼市话端局、市话端局、受控子局和远端集线装置等交换系统。其容量范围也很宽。
程控数字交换机的系统结构，因用途不同而有差异，但必须具有接续系统和控制系统。接续系统是以数字交换网络为核心，围绕连接各种终端功能模块而构成的。控制系统是由中央处理机及外围设备组成的。
随着微处理机的广泛应用，控制功能逐渐分散化，控制功能渗透到末梢机构，最终取消中央处理机，终端接口功能和控制功能合成一体，结构更加简化。
程控数字交换机采用电子计算机存储程序控制，具有很高的智能，能提供多样的服务用户性能和维护管理性能。
更改用户数据：如用户类别、号码等。
改变话局数据：如路由选择计划、电路数、信号方式等。
交换机系统工作显示，或打印详细内容、
路由告警显示：包括路由忙闲状态或障碍状态。
设备障碍告警或显示。
话务自动控制：当交换机出现话务过载时，自动限制一些较不重要的用户呼叫，暂时取消中继线重选性能。
当中继线拥塞时，可限制出局呼叫或命令改变路由选择方式。
话务量调查统计：收集呼叫次数、设备占用次数、中继话务量数据，并打印出来。
服务观察：观察记录用户拨号时长、通话时长、听振铃音听忙音时长、重复呼叫次数、重复呼叫概率等，并可通过打印机输出。
自动诊断、自动故障处理：包括自动检测故障、隔离切除有故障设备、处理修复后重新启动。
自动测试：用打字机输入需测试数据，也可通过测量台的测试线做人机联机测试，测试结果自动打印出来。测试内容有传输测试、用户线测试、信号音、多频信号接收器测试等。
长途直拨权（包括国内、国际）。
缩位拨号：对常叫用户，只拨一位或二位号码，即可接通。
呼叫等待：通话中一方又来电话，可先与第三者通话，再恢复原来通话。
呼叫转移：可随用户行踪，在其所到之处接通。
遇忙回叫：被叫忙，挂机等待；被叫空闲后，自动向双方振铃。
用户缺席服务：用户不在时有人呼叫，由话务员代为记录，用户回来后向话务员询问。或用户话机设磁带自动记录。
话机暂停服务：用户外出，电话被叫时，放出录音，告知主叫用户主人不在家。
叫醒服务：根据用户的要求，按时振铃叫醒用户。
老人服务：孤寡老人，遇疾病或其它急事需照料时，拨号请求服务。
热线电话：用户取下手机，不必拨号，即可与预定用户通话。
查找恶意呼叫：用户被恶意呼叫，只拍叉簧，即可代查发话人，并可将其号码及时间打印出来，由值班人处理。
三方通话、会议电话、限制发话、限制受话、截止代答：用户拨空号或故障电话，自动接至截止台代答。
描述程控数字交换机的能力，通常有三个并提的标示数字：容量规模、话务量负荷和处理能力，并且三者都以最大数值来标示。
容量规模决定于数字交换网络的规模。数字交换网络的规模，指的是它的终端时隙数。它可以大体用来标示能接入中继线的容量，因为两者话务量相当。但是数字交换网络的终端时隙舒不能用来直接表示交换机能接入用户的数量；而应根据用户平均话务量、局内外呼叫比例、出入中继的信号方式等因素，计算出需占交换网络的终端时隙数量。
话务量负荷能力也决定于数字交换网络的话务量负荷能力，并且和接入的PCM总话务量要适应。数字交换网络内部要消耗一些话务量能力，接入的PCM利用率也不高，两者大约都只计算50%左右的能力。
呼叫处理能力指在忙时能处理的最大忙时试呼次数，这个数值大大超过忙时平均呼叫次数。
在交换机内各部分之间或者交换机与用户，交换机与交换机间，除传送话音，数据等业务信息外，还必须传送各种专用的附加控制信号(信令)，以保证交换机协调动作，完成用户呼叫的处理，接续，控制与维护管理功能。
按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者在用户线上传送，后者在局间中继线上传送。如果按信令的功能划分，则可分为监视信令，地址信令与维护管理信令。
它是在用户与交换机之间用户线上传送的信令。对于模拟电话用户线，这种信令包括:
(1)监视信令
此信令反映直流用户环路通断的各种用户状态信号，如主叫用户摘机(off-hook)(呼出占用)，主叫用户挂机(on-hook)(正在清除或拆线)及被叫用户摘机(应答)，被叫用户挂机(反向清除或拆线)。交换机检测到这些信号时便会执行相应的软件，产生有关的动作，如交换机向主叫用户发拨号音或忙音，回铃音等，或向被叫用户馈送振铃信号等。
(2)地址信令(被叫号码)
此信令为主叫用户发送的被叫号码，交换机识别后控制交换网络进行接续。目前广泛应用的模拟话机有两类:脉冲式话机与双音频式话机。
a.直流脉冲信号
拨号盘话机或脉冲式按键式话机发送直流脉冲信号，通过话机拨号控制用户环路电路断续而产生直流脉冲串。
b.双音多频信号
程控交换机的快速多频按键话机所发送的拨号信号，不再用脉冲而用同时发送的"双音"表示一个数字。
此信令是在交换机或交换局之间中继线上传送的信号，用以控制呼叫的接续。由于目前使用的交换机制式和中继传输信道类型很多，组网涉及面广，因而局间信令比较复杂。为保证通信网中交换机互通，必须建立统一的国际与国内标准。
根据信令通道与话音通路的关系，可将局间信令分为随路信令(CAS,Channel Associated Signalling)与共路信令(CCS,Common Channel Signalling);若按信道与信号的形式，又可分为直流，交流与数字型信令。如同用户线信令，也可将局间信令按功能分为监视信令，地址信令与管理信令。
各种机电式交换机都采用随路信令，虽然目前程控数字交换机仍多采用随路信令，但它一般具有采用共路信令的功能与潜力。为充分发挥程控数字交换系统的优点，采用先进的共路信令是当前程控交换技术的一个重要发展方向。
(1)随路信令
将话路所需要的控制信号由该话路本身或与之有固定联系的一条信令通道来传送，即用同一通路传送话音信息和与其相应的信令。
(2)共路信令
将一组话路所需的各种控制信号集中到一条与话音通路分开的公共信号数据链路上进行传送。CCITT No.7号信令是一种目前最先进，应用最广泛的国际标准化共路信令系统，由于它将信令和话音通路分开，可采用高速数据链路传送信令，因而具有传送速度快，呼叫建立时间短，信号容量大，更改与扩容灵活及设备利用率高等特点，最适用于程控数字交换与数字传输相结合的综合数字网和未来综合业务数字网。
程控交换机主要功能:
◆虚拟总机:代替总机转接来话。
自录语音:录制特殊语音(例如:您好!这里是XX公司，请拨分机号码、查号请拨0，传真请拨101)
◆弹性编码:各分机可编制分机号码。
◆等级限制:限制拨打国际、国内、市话等7级。
◆中继热线:提机免拨9出外线。
◆呼入选择:外线呼入直拨、转接、群呼选择。
◆强插服务:在特殊情况下总机对正在通话的分机进行强插通话。
◆代拨长途:总机可代低等级的分机拨打长途。
◆区分振铃:能区别振铃来自外线还是内线。
◆征询转接:外线转接实现征询和音乐等待。
◆计费方式:反极计费方式或延时计费方式。
◆打印选择:中英文打印选择。
◆语音信箱:查询自身等级、号码、话费、日期、时间等。
电话交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。基本划分为两大部分:话路设备和控制设备。话路设备主要包括各种接口电路(如用户线接口和中继线接口电路等)和交换 (或接续)网络;控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器(CPU),存储器和输入 /输出设备。
程控交换机实质上是采用计算机进行"存储程序控制"的交换机，它将各种控制功能，方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。
交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等),在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。
用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路 (ALC)及与数字话机，数据终端(或终端适配器)连接的数字用户线电路(DLC)。
模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有:
. 馈电(Battery feed): 交换机通过用户线向共电式话机直流馈电;
. 过压保护(Overvoltage Protection): 防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。
. 振铃(Ringing):向被叫用户话机馈送铃流。
. 监视(Supervision):借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。
. 编解码(CODEC):利用编码器和解码器(CODEC),滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口。
. 混合(Hybrid):进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。
. 测试(Test):提供测试端口，进行用户电路的测试。
这7种功能常用第一个字母组成的缩写词(BORSCHT)代表。对于模拟程控交换机，不需要编解码功能;而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用PCM编解码方式。
数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器(LAM)或数字话机(SOPHO-SET)与各种数据终端设备(DTE)如计算机，打印机，VDU,电传相连。
出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。它的功能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。对模拟中继接口单元(ATU),其作为是实现模拟中继线与交换网络的接口，基本功能一般有:
(1).发送与接收表示中继线状态(如示闲，占用，应答，释放等)的线路信号。
(2).转发与接收代表被叫号码的记发器信号。
(3).供给通话电源和信号音。
(4).向控制设备提供所接收的线路信号。
对于最简单的情况，某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部"话机"。若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。
数字中继线接口单元(DTU)的作用是实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，它通过PCM有关时隙传送中继线信令，完成类似于模拟中继器所应承担的基本功能。但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等，即要解决信号传送，同步与信令配合三方面的连接问题。
数字中继接口单位的基本功能包括帧与复帧同步码产生，帧调整，连零抑制，码型变换，告警处理，时钟恢复，帧同步搜索及局间信令插入与提取等，如同模拟用户电路的BORSCHT,也可将数字中继单元的上述8种功能概括为GAZPACHO。
控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。
程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。
2009年中国生产数字程控交换机414700万线，同比下降7.95%。对于通讯设备行业，目前行业景气支撑点主要有两个，一是电子信息产业振兴规划带来的投资机会。从产业的角度来看，电子信息产业振兴规划将有利于通讯业的升级，有利于通信业通过产业结构调整把握住行业的发展机会，从而牵引着通信设备行业的盈利能力得到增强。二是电信业重组和3G牌照的发放将加大运营商对通信设备的采购量。随着国内电信重组及3G牌照发放，国内电信投资开始加速。
中国加入WTO和国家对西部大开发战略部署的实施，使众多交换机厂家、商家将有千载难逢的良机，这为交换机提供了广阔的市场。同时，由于各交换机产商在技术上的不断革新，尤其在IP领域的不断开发和应用，使得交换机在一段很长时间内仍具有较大市场前景。首先，价格优势使交换机比虚拟网具有更为广阔的市场前景。其次，从使用对象角度考虑，交换机比虚拟网具有更大的市场。在某些工矿企业等单位，通话主要以内部为主;在各宾馆、酒店等大型企事业单位，安装交换机不仅仅是满足通话的需要，更是树立本单位良好形象的需要。此外，安装交换机可以通过拨打本话务台查找用户需要的电话号码(如在宾馆呼叫总台)，而这一点虚拟网无法做到。其三，用户交换机向IP领域的渗透，使交换机具有新的生命力。PABX产品的开发近期内将出现重大转移，许多传统的厂商将放弃过去的体系结构，转向支持基于服务器的各种体系结构和系统的增值互联，这一转变，使程控交换机重新获得市场，使通信产品在IP 领域的广泛应用起到积极的推动作用。2011年，宽带市场驱动因素未变，竞争压力仍将提升;FTTH 将成为主流的宽带建设模式，宽带建设高潮尚未来到;光通信行业将从持续大规模的宽带建设中充分受益，未来3年增长确定。看好大规模宽带建设对相关通信企业的长期业绩驱动。
程控数字交换机基本结构
程控数字交换机基本结构
程控数字交换机基本结构
程控数字交换机硬件介绍
程控数字交换机硬件介绍
程控数字交换机硬件介绍
控数字交换机是通信技术、计算机技术与大规模集成电路有机结合的产物，针对这一特点
，并以此出发，选择目前先进的综合业务程控数字交换机为范例，全面、系统而又具体地介
绍了程控数字交换机的硬件、软件及应用。
全书共分七章。第一章概述程控数字交换机的基本特点。第二章重点介绍数字交换原理。第
三章以较多的篇幅介绍硬件结构，侧重于外围接口技术及控制原理，具体分析了常用的外围
接口电路实例及容错控制原
以状态和状态间的转移为基础。例如最基本的交换过程可表述为用户空闲状态、等待拨号状态、收号状态、振铃状态、通话状态最后又回到用户空闲状态之间的转移。从用户空闲状态转移至等待拨号状态是因为有用户摘机呼叫，因而摘机呼叫成为触发状态转移的信号或称为事件。当出现摘机呼叫事件时，交换机的任务是识别摘机用户号码，从数据库取得此用户的各种资料，向此用户发送拨号音，并准备接收用户的拨号。由于事件的触发，按照不同状态，交换机应执行相应的作业。作业中有程序与数据的处理，对硬件的驱动，向其它处理机发出信号和形成新的事件以触发新的状态转移等。每次状态的转移都终止于一新的状态。状态转移中执行的每一作业都需调用相应的程序段和使用必要的数据区。事件产生的原因可以是硬件动作如用户摘机，各种中断信号（包括交换机的软、硬件故障及系统时钟引起的中断），从其它处理机通过机间通信接收的信号以及作业执行中形成的事件，见图1。产生的各种事件以作业的形式由“队列分配”按其性质分类排队等候处理。各个队列中等待事件的处理优先顺序则由“作业调度”确定。从队列中取出的作业由“作业入口地址表”调用相应的程序与数据完成该项作业的处理。当此次转移中的全部任务执行完毕后，则应处于一新的状态。
程控交换机一般采用自检技术和冗余技术，因此可能由于自动切换或软件初始化引起短时间的停止工作，但用户不一定感受到这样的故障，只要这些短时间的故障不影响呼叫的处理，不造成断话或交换机无效试呼，可以认为交换机功能仍是完好的。当故障持续时间超过一定长度时将影响可靠性，造成中断。中断可分为用户中断和系统中断。一个用户由于交换机故障不能发出、接收呼叫的时间超过30秒称为用户中断。一个交换机由于本身故障以致全局不能处理呼叫（对一个全分散控制的交换机，有50%的用户或50%的中继不能发出和接收呼叫）的时间超过30秒称为系统中断，中断的指标是按所有大于30秒的中断的每年分钟数的长期平均值表示。用户中断时间每年不允许超过30分钟，系统中断时间每年不超过3分钟。
程控数字交换机硬件软件及应用内容介绍